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WO1993014899A1 - Method of adjusting optical axis for laser robot - Google Patents

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WO1993014899A1
WO1993014899A1 PCT/JP1993/000097 JP9300097W WO9314899A1 WO 1993014899 A1 WO1993014899 A1 WO 1993014899A1 JP 9300097 W JP9300097 W JP 9300097W WO 9314899 A1 WO9314899 A1 WO 9314899A1
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WO
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robot
laser beam
laser
optical axis
adjusting
Prior art date
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PCT/JP1993/000097
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French (fr)
Inventor
Ryo Nihei
Akihiro Terada
Hiroshi Takamatsu
Original Assignee
Fanuc Ltd
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Publication date
Application filed by Fanuc Ltd filed Critical Fanuc Ltd
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    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
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    • B23K26/042Automatically aligning the laser beam
    • B23K26/043Automatically aligning the laser beam along the beam path, i.e. alignment of laser beam axis relative to laser beam apparatus

Definitions

  • the present invention relates to a method for adjusting the optical axis of a laser robot that makes the axis of motion of the joint of the laser port joint coincide with the center axis of the path of the laser beam (hereinafter referred to as the optical axis).
  • An optical axis adjuster that has a target ⁇ for light projection made of a translucent plate and allows the light spot projected on the target plate surface to be visually observed from the back side of the light projection plate surface.
  • the present invention relates to a method for adjusting the optical axis of a laser robot, wherein the optical axis adjusting tool is detachably attached to a mouth-bottom body so that an operator can easily adjust the light intensity of a laser beam.
  • the laser robot guides the laser beam from a laser oscillator installed outside via a laser beam conduit to the laser beam inlet of the robot body, and from the laser beam inlet via the laser beam path formed in the robot body Then, the laser beam is emitted from a laser beam emitting device attached to the wrist provided at the tip of the robot body onto the target workpiece, and the laser beam energy is used to cut the workpiece, weld the workpiece, and perform burrs. It is used as an industrial robot that performs various laser processing operations such as picking under the control of a mouth robot controller.
  • the laser beam It is essential that the emitted laser beam be focused on the target position of the workpiece, that is, focused, in order to perform laser processing using the high energy of the laser beam. Therefore, the required motion is performed in each section of the laser robot according to the teaching program stored in advance in the robot controller, and the laser processing is continuously performed by the laser beam emitted from the laser beam emitting device. Even when the laser beam is emitted from the exit of the laser beam emitting device, it is impossible to perform an appropriate laser processing operation unless the laser beam is constantly focused on a predetermined processing position on the workpiece. Become.
  • the laser beam introduced from the beam conduit is reflected by a reflecting mirror provided on the operating axis of each joint, and is directed to the laser beam path inside the robot fuselage by changing the course. It is guided to the laser beam emitting device provided at the end. Therefore, inside the robot body, the laser beam passes through the center of motion of each joint, that is, the axis of motion of each joint and the optical axis of the laser beam are maintained in the same state. Is an essential condition for focusing a laser beam emitted from a laser beam emitting device on a work.
  • laser robots have been used in various ways, such as laser robot production, assembly, shipping, installation at the site of use, regular maintenance, and transfer from one site to another. It is necessary to adjust the optical axis of the laser beam at the stage of It is running.
  • a laser beam for processing work such as a carbon dioxide laser having a high energy, for example, the energy of a ruby laser or the like is low and visible.
  • the optical axis is adjusted using a laser beam of different characteristics.
  • the conventional optical axis adjustment using a visible laser beam in a laser robot has the disadvantage that the optical axis adjustment device such as an optical sensor used for the adjustment work is relatively expensive and the adjustment work is somewhat difficult.
  • the optical axis adjustment device such as an optical sensor used for the adjustment work is relatively expensive and the adjustment work is somewhat difficult.
  • an object of the present invention is to enable visual observation of the degree of laser beam optical axis adjustment that matches the axis of motion of the joint of the laser robot with the path of the laser beam inside the body of the laser robot. To facilitate the adjustment of the laser beam optical axis.
  • Another object of the present invention is to provide a light projection target plate comprising a semi-transparent plate, which is suitable for use in facilitating the operation of adjusting the optical axis of a laser beam in the above-mentioned laser robot.
  • a target-type optical axis adjuster that allows an operator to observe a light spot projected on a surface from the back side of the light projection plate surface.
  • Still another object of the present invention is to provide a laser robot from a shipping site.
  • the robot is connected to the laser beam supply system and the laser robot at the installation position after the move, such as when moving to the installation site and installing or moving from one installation site to another installation site, etc.
  • a method for adjusting the optical axis of the laser port bot which can easily perform the adjustment for aligning the axis of motion of each joint in the airframe with the optical axis of the laser beam using the above-mentioned target type optical axis adjuster. Is to do.
  • the present study has a target plate made of a translucent plate for light projection, and the light spot projected on the target plate surface can be visually observed from the back side of the light projection plate surface.
  • Laser beam splitting means that attaches a target-type optical axis adjuster to the robot body, for example, the outer surface of the robot arm or the outer surface of the wrist of the ⁇ -bot body, and passes through the laser beam path inside the robot body
  • One of the laser beams is projected as a spot on the target surface of the above-mentioned target type optical axis adjuster as a robot, and this robot is visually observed from the outside of the robot body while the joints of the robot body are visually observed.
  • the position of the reflection mirror provided on the axis of motion of the joint inside the robot body is adjusted, and the laser beam spot stops on the target surface. And performs optical axis adjustment as that.
  • the laser axis bobbin that matches the movement axis of the laser beam robot Minji and the sensitivity of the laser beam that is diverted and traveling by passing through the reflection mirror in the robot body.
  • a laser beam spot is formed by projecting the second laser beam onto each target plate surface provided with a translucent plate detachably attached to the robot body. Then, the robot is caused to move at the joint of the robot, and the spot of the laser beam is visually observed from the back side of the target plate surface, and the spot of the laser beam is positioned on the target surface.
  • the method does not provide an optical axis adjustment method for a laser robot, which comprises various steps such as adjusting the position of the reflection mirror so that the circular locus formed by the laser beam substantially converges to a point. It is said that.
  • the optical axis adjuster provided with the target plate made of the above-mentioned translucent body, when the laser port bot whose optical axis has been adjusted at one position is moved to another use position and installed, Attach the light beam adjuster in advance to the position before the movement, adjust the target so that the beam spot hits the center of the two targets, and move and install with the light axis adjuster attached. Since the laser beam is recorded by two targets, if the laser beam is centered on the two targets, the optical axis adjustment is completed.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an embodiment of a method for adjusting the optical axis of a laser port bot according to the present invention
  • FIG. 2 is a front view showing a state in which a laser robot body and an optical axis adjusting device having a translucent target plate are mounted on side surfaces of the robot body.
  • FIG. 3 is a partial extraction view showing an A portion of FIG. 2 and showing an enlarged optical axis adjustment device attached to the robot body.
  • Fig. 4 is a partially enlarged view showing the optical axis adjustment device detachably attached to the ⁇ -bot wrist viewed from the direction of arrows 4-4 in Fig. 2, and Fig. 5 is a cross-section taken along line 5-5 in Fig. 4.
  • FIG. 2 there is shown an example of the body of a laser robot in which the optical axis adjustment is performed by applying the optical axis adjustment method according to the present invention.
  • the robot body 10 of this laser robot is a base 12, and a robot body 16 erected on a rotary table 14 on the upper surface of the base 12 so as to be capable of turning around a vertical axis indicated by an arrow.
  • the first long robot arm 18 which is pivotally attached to the upper part of the robot trunk 16 so as to be able to rotate in a swing motion shown by an arrow U, and the first mouth robot arm 18
  • a second robot arm 20 protruding from the front end of the robot arm and capable of moving back and forth in the long axis direction R with respect to the robot arm 18, and is provided at the tip of the robot arm 20. Equipped with a robot wrist 22 that can be installed as a robot movable element are doing.
  • the turning motion of the robot cylinder 16 is driven from a driving motor M0 attached to the base 12 via a transmission mechanism such as a belt pulley mechanism entangled in the base 12.
  • the rotation of the first robot arm 18 is driven by a drive motor Mu attached to the robot body 16 via a transmission mechanism such as a ball screw mechanism.
  • the forward and backward movement of the second robot arm 20 and the turning movement of the robot wrist 22 are also driven by the drive motor M r attached to the rear end area of the first robot arm 18.
  • a joint structure is provided at a pivotal connection portion between the robot trunk 16 and the first robot arm 18 or at an or ⁇ operation portion of the wrist.
  • a laser beam emitting device 24 having a built-in laser beam condensing means is attached.
  • the laser robot having such a configuration is introduced from above or below the robot body via a laser beam conduit (not shown) from a laser oscillator that is a laser beam supply source.
  • a laser beam is introduced into the robot body 10 from a laser beam introduction port provided at the upper end of the robot cylinder 16.
  • the laser beam introduced into the robot body is the axis of motion at the pivot joint between the robot body 16 and the first robot arm 18 in the body, that is, the first robot arm 1 8 "U"
  • the first robot arm 1 8 "U" Built-in on the axis of motion of the rotational motion, reflected by the installed reflecting mirror, changes the course, advances into the first robot arm 18, and then moves to the first robot arm 1 within 8
  • the path is changed by reflection by another built-in reflection mirror, and the robot advances to the robot wrist 22 via the laser beam passage communicating from the first robot arm 18 to the inside of the second robot arm 20.
  • the path of the laser beam that has traveled to the ⁇ -bot wrist 22 is changed again by reflection by the reflection mirror 28 provided on the wrist 22, and the laser beam is transmitted to a parabolic mirror provided at the lower end inside the wrist 22. After passing through the condensing means, the laser beam is emitted by the laser beam emitting device 24 toward the external work to be irradiated with the laser beam.
  • the laser beam emitted from the laser beam emitting device 24 always moves to a predetermined target position of an irradiation target.
  • 6 rotations of the robot cylinder 16, U-rotation of the first robot arm 18, and mouth wrist 2 The essential condition is that the axis of motion of the ⁇ -turning motion in 2 and the optical axis of the laser beam traveling in the mouth bot accurately coincide with each other.
  • the adjustment of the optical axis of the laser beam is performed in the production, shipping, installation at the site of use, change of the installation position at the site of use, and maintenance management of the laser robot.
  • the present invention relates to an optical axis adjusting tool 30 having a translucent body, which will be described later, as a tool for adjusting the optical axis, for example, a target plate made of ground glass, and a laser beam not appearing in FIG. A splitter, a beam splitter consisting of half mirrors By using this, the optical axis adjustment work by the operator can be easily performed.
  • the optical axis of the laser beam is adjusted by installing the optical axis adjuster 30 only at one position on the path of the laser beam inside the robot body, detecting the discrepancy between the motion axis and the optical axis,
  • the optical axis adjusters 30 are provided at two separate positions, and the movement axis is set at both positions.
  • the optical axis is adjusted by adjusting the reflecting mirror until the disagreement between the center and the optical axis is resolved.
  • the position between the appropriate position at the rear of the first robot arm 18 (the position indicated by A) and the position attached to the tip of the wrist 22 of the laser beam emitting device 24 Optical axis adjustment is performed by detachably mounting the optical axis adjuster 30 at two positions.
  • the optical axis adjuster 30 When attaching the optical axis adjuster 30 to the latter robot wrist 22, first remove the laser beam emitting device 24 from the robot wrist 22, and attach the optical axis adjuster 30 instead. A method is adopted.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the optical axis adjuster 30 attached to the first robot arm 18, and FIG.
  • the optical axis adjuster 30 attached to the tip of the wrist 22 is shown.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line ⁇ -5 in FIG.
  • the optical axis adjuster 30 holds a target plate 32 made of a translucent body, for example, ground glass, and the target plate 32.
  • Frame 3 and 4 are formed as a steel element.
  • a plurality of scale circles 36 are shown concentrically in
  • the frame 34 is made of, for example, a lightweight metal material.
  • Material for example, made of aluminum material, mounting screws around the robot body-mounting holes 0 ⁇ ⁇
  • Such an optical axis adjuster 30 is a semi-transparent body
  • the target plate 32 When the target plate 32 is illuminated in a cut shape, the target plate 32 is translucent.
  • the laser beam L is
  • the laser beam L that has entered the robot body is
  • the course is changed by reflection with the reflection mirror 27, and the first and second ports
  • the above-described optical axis adjuster 30 having the target ⁇ 32 is
  • each half mirror 42 or 44 is provided by each half mirror 42 or 44.
  • Beam L goes straight through half mirror 42 or 44
  • a beam bot is placed on the target board surface (see Fig. 3 and Fig. 4).
  • the beambot Sp of the beam can be visually recognized. Therefore, next, the target of each optical axis adjusting tool 30 ⁇ the plate of 32 Surface to form a Bimusupo' bets S P, the rotational operation of the first robot arm 1 8 while viewing the the same beam pots S p operator E
  • the reflection mirrors 26, 27, etc. are adjusted until the beam spot Sp stops.
  • the beam spot visually recognized by the optical axis adjustment tool 30 on the former side was used for the optical axis adjustment tool 30 attached to the first robot arm 18 and the optical axis adjustment tool 30 attached to the mouth robot wrist 22. Even when the robot becomes stationary, the beam spot Sp, which is visually recognized on the optical axis adjuster 30 on the latter side, still maintains a state in which the robot traverses the arc trajectory with the rotation of the wrist 22. In this case, the reflection mirror 28 of the wrist 22 is further adjusted, and the optical axis adjustment operation is continued so that the wrist movement axis is aligned with the optical axis.
  • the center of the beam spot Sp viewed from the back side of the target ⁇ 32 of the two optical axis adjusters 30 forms a stationary circle in the center of the plate surface of the target plate 32 together. Then, the optical axis adjustment of the laser robot ends.
  • the provision of the concentric scale circle 36 on the target # 32 has the advantage that the degree of optical axis adjustment of the beam spot Sp can be easily recognized.
  • the laser beam adjustment method described above uses a visible laser beam when the laser robot is manufactured, shipped, installed at the site of use, or when the site of use is moved from one position to another and installed. Can be implemented more easily.
  • the optical axis of the robot body is adjusted using the optical axis adjuster 30 having the target plate 32 before moving as described above.
  • the target ⁇ 32 of the optical axis adjuster 30 was irradiated with a laser beam, and the beam spot was By connecting and adjusting the external laser beam line and the robot body 10 so that they match the scale circle of the target plate 32, the robot operation axis and the laser beam optical axis can be matched. be able to. Therefore, complicated optical axis adjustment work can be omitted.
  • the visible laser beam is used at the shipping stage, and the optical axis adjustment work is completed using the optical axis adjustment tool 30 described above, and the center of the target is aligned with the beam spot.
  • a laser robot will be installed at the site of use, and when connecting the robot body to the external conduit for introducing the laser beam, the type of the optical axis adjuster 30 will be used.
  • the optical axis adjustment work can be performed without performing the adjustment work using the reflection mirror 26 or the like. You can finish.
  • the movement of the joint of the laser port bot can be aligned with the optical axis of the laser beam.
  • the degree of adjustment of the optical axis can be recognized by observing the beam spot formed on the back side of the target plate, thereby facilitating the optical axis adjustment work.
  • the external laser beam pipe and the robot that are practically used will be installed at the stage of installing the laser robot at the site of use.
  • Optical axis adjustment is achieved simply by connecting so that the beam spot of the laser beam forms the same beam spot state as the previously performed optical axis adjustment on the target plate surface on the optical axis adjustment tool when connected to the aircraft. The installation work at the site where the laser robot is used can be completed quickly.
  • optical axis can be adjusted without performing the axis adjustment work.

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Description

明細書 . レーザロボッ トのための光軸調整方法
技術分野
本発明は、 レーザ口ボ 'ン トの関節における運動軸心とレー ザビームの進路の中心軸線 (以下、 光軸と言う) とを一致さ せるレーザロボッ トの光軸調整方法に閡し、 特に、 半透明板 からなる光投射用のターゲッ ト扳を有し、 そのターゲッ ト板 面上に投射された光スポッ トを、 光投射板面の裏側から目視 観察することが可能な光軸調整具を用い、 同光軸調整具を口 ボッ ト機体に着脱自在に取付けてレーザビームの光轴調整を 作業者が簡便に行うことができるようにしたレーザロボッ ト の光軸調整方法に関する。 従来の技術
レーザロボッ トは、 外部に設備されたレーザ発振器からレ 一ザビーム導管路を経てロボッ ト機体のレーザビーム入口に レーザビームを導き、 同レーザビーム入口からロボッ ト機体 内に形成されたレーザビーム進路を経由してロボッ ト機体の 先端に設けられた手首に装着されるレーザビーム出射装置か ら目標とするワーク上に出射させ、 そのレーザビームのエネ ルギ一によつてワークの切断、 ワークの溶接、 バリ取り等の 諸レーザ加工作業を口ボッ ト制御装置の制御下で実行する産 業用ロボッ トとして用いられている。
この種のレーザロボッ トでは、 レーザビーム出射装置から 出射するレーザビームが、 ワークの目的位置に焦点が合うこ と、 つまり合焦することが、 レーザビームの高エネルギーを 利用したレーザ加工を遂行する上で必須の条件とされる。'従 つて、 ロボッ ト制御装置に予め記憶された教示プログラムに 従ってレーザロボッ トの夫々の閬節で所要の運動を遂行し、 レーザビーム出射装置から出射されるレーザビームによって 連続的にレーザ加工を遂行する場合にも、 レーザビーム出射 装置の出射口から出射されるレーザビームは、 常時、 ワーク の所定の被加工位置へ合焦されていなければ、 適正なレーザ 加工作業を遂行することが不可能になる。
このとき、 レーザロボッ トの機体内においては、 外部のレ
—ザビーム導管路から導入されたレーザビームは、 各関節の 動作軸線上に設けた反射ミラーによって反射され、 進路を変 更することによってロボッ ト機体内部のレーザビーム進路に 指向され、 ロボッ ト機体の終端に設けられたレーザビーム出 射装置へ導かれている。 従って、 ロボッ ト機体の内部では、 レーザビームが各関節の運動铀心を通過していること、 つま り、 各関節における運動軸心とレーザビームの光軸とが、一 致した状態に維持されることが、 レーザビーム出射装置から 出射されるレーザビームをワーク上に合焦させる必須の条件 である。
故に、 徒来よりレーザロボッ トはレーザロボッ 卜の製作段 階、 組立段階、 出荷段階、 使用現場での据え付け段階、 定期 的保守段階、 1つの使用現場から他の使用現場へ移設する段 階等の種々の段階でレーザビームの光軸調整が必要になり、 実行されている。 そして、 このようなレ一ザロボッ トにおけ るレーザビームの光軸調整に当たっては、 高いエネルギーを 有した炭酸ガスレーザ等の加工作業用レーザビームに替えて たとえば、 ルビーレーザ等のエネルギーが低く、 かつ可視性 のレーザビームを用いて光軸調整を遂行している。
国際出願 P C T / J P 9 1 / 1 0 1 5 4 6号は、 レーザ口 ボッ トの光铀調整方法と装置を開示している。
然しながら、 従来のレーザロボッ 卜における可視レーザビ ームを用いた光軸調整は、 調整作業に用いる光センサ一等の 光軸調整装置が比較的高価であると共に調整作業がやや困難 であると言う難点を有している。 発明の開示
依って、 本発明の目的は、 レーザロボッ トの関節の運動軸 心とレーザロボッ トの機体内部のレーザビームの進路とを一 致させるレーザビーム光軸調整度合いを目視により追.求可能 にすることにより、 レーザビーム光軸調整作業の容易化を図 る と ¾る
本発明の他の目的は、 上述したレーザロボッ トにおけるレ 一ザビームの光軸調整作業の容易化に用いるのに適し、 半透 明板からなる光投射用のターゲッ ト板を備え、 そのターゲッ ト扳面上に投射された光スポッ トを、 その光投射板面の裏側 から作業者が観察可能なターゲッ ト式光軸調整具を提供する と る
本発明の更に他の目的は、 レーザロボッ トを出荷現場から 使用現場へ移動させて設置する場合や 1つの使用現場から他 の使用現場へ移動、 設置する場合等に移動後の設置位置にお けるレーザビーム供給系とレーザロボッ トとを接続したとき に、 ロボッ ト機体内における夫々の関節における運動軸心と レーザビーム光軸とを一致させる調整を、 上記ターゲッ ト式 光軸調整具を用いて簡単に遂行可能なレーザ口ボッ トの光軸 調整方法を提供することにある。
すなわち、 本究明は、 半透明板からなる光投射用のターゲ ッ ト板を有し、 そのターゲッ ト板面上に投射された光スボッ トを、 その光投射板面の裏面側から目視観察可能なターゲッ ト式光軸調整具をロボッ ト機体、-例えば、 αボッ ト機体にお けるロボッ トアーム外側面や手首外面に取付け、 ロボッ ト機 体内部のレーザビーム進路に介揷したレーザビーム分割手段 により二分したレ一ザビームの一方を上記のターゲッ ト式光 軸調整具のターゲッ ト面にスボッ トとして投射し、 このスボ ッ トをロボッ ト機体の外部から目視で視認しながらロボッ ト 機体の関節で運動を行なわせ、 このときに、 ロボッ ト機体内 部の関節の動作軸心上に設けられた反射ミラーの位置を調整 してターゲッ ト扳面上でレーザビームのスポッ トが静止する ように光軸調整を行うものである。
即ち、 本発明によれば、 レーザロボッ トの閔節の運動軸心 とロボッ ト機体内で反射ミラ一を経由することにより、 進路 変更されて進行するレーザビームの光敏とを一致させるレー ザ口ボッ トの光軸調整方法において、
前記口ボッ ト機体内のレーザビームの進路の相互に難間し た所定の少なくとも一つの位置で前記レーザビームを前記進 路を進行する第 1のレーザビームとロボッ ト機体外部に向か う第 2のレーザビームとに分割し、
前記位置の各位置で、 前記第 2のレーザビームを前記ロボ ッ ト機体に着脱自在に取り付けた半透明板を備えた夫々のタ ーゲッ ト板面上に投射させてレーザビームスポッ トを形成さ せ、 前記ロボ'ン トの関節で運動を行わせると共に、 前記タ一 ゲッ ト板面の裏面側から前記レーザビームのスポッ トを目視 し、 該レーザビームのスボッ トが前記ターゲッ ト扳面上で形 成する円軌跡が、 略、 点に収束するように前記反射ミラーの 位置を調整する等の諸ステップを舎んでなることを特徴とす るレーザロボッ トのための光軸調整方法を提供せんとするも のである。
上述した半透明体から成るターゲッ ト板を備えた光軸調整 具を用いることにより、 一位置で光軸調整を行ったレーザ口 ボッ トを他の別の使用位置へ移動させて設置したとき、 予め 移動前の位置において光轴調整具を取付け、 ビームスポッ ト を 2つのターゲッ トの中心に当たるようにターゲッ トを調整 した後、 光軸調整具を装着したまま移動設置すれば、 光軸の 中心は 2つのターゲッ トによって記録されているため、 レ 一ザビームを 2つのターゲッ トの中心に合わせれば、 光軸調 整は完了する。 図面の簡単な説明
本発明の上述およびその他の目的、 特徴、 利点を、 添付図 面に.示す好ましい実施例に従って更に、 詳細に説明する。 図 1は、 本発明によるレーザ口ボッ トの光軸調整方法の 実施例を説明する略示機構図、
図 2は、 レーザロボッ トの機体及びそのロボッ ト機体の 側面に半透明ターゲッ ト板を備えた光軸調整装置が取付けら れた状態を示す正面図、
図 3は、 図 2の A部分を示し、 ロボッ ト機体に取付けら れた光軸調整装置を拡大図示した部分取出し図、
図 4は、 図 2の 4— 4矢視線方向から見た πボッ ト手首 に着脱自在に取付られた光軸調整装置を示す部分拡大図、 図5は、 図 4の 5— 5線による断面図である。 究明を実施するための最良の態様
先ず、 図 2を参照すると、 本発明による光軸調整方法を適 用して光軸調整が行われるレーザロボッ トの機体の一例が示 されている。
このレーザロボッ トのロボッ ト機体 1 0はべ一ス 1 2、 同 ベース 1 2の上面の回転テーブル 1 4上に矢印 で示す縦軸 回りの旋回が可能に立設されたロボッ ト胴部 1 6、 同ロボッ ト胴 1 6の上方部に矢印 Uで示す首振り運動状の回転動作が 可能に枢着された長尺な第 1のロボッ ト腕 1 8、 この第 1口 ボッ ト腕 1 8の前端側から突出すると共に同ロボッ ト腕 1 8 に対して長軸方向 Rに前後進可能な第 2のロボッ ト腕 2 0、 同ロボッ ト腕 2 0の先端に設けられ、 旋回動作 αが可能に設 けられたロボッ ト手首 2 2等をロボッ ト可動要素として具備 している。
上記ロボッ ト胴 1 6の旋回動作は、 ベース 1 2に取付けら れた躯動モータ M 0から同ベース 1 2内に紐み込まれたベル ト ·プーリ機構等の伝動機構を介して駆動され、 また、 第 1 ロボッ ト腕 1 8の回転動作はロボッ ト胴 1 6に取り付けられ た駆動モータ M uからボールねじ機構等の伝動機構を経て駆 動される構成となっている。 また、 第 2ロボッ ト腕 2 0の前 後進動作やロボッ ト手首 2 2の旋回動作も第 1のロボッ ト腕 1 8の後端領域に取付けられた駆動モータ M r、 に依つ て駆動される構成を有し、 ロボッ ト胴 1 6と第 1のロボッ ト 腕 1 8との枢着部や手首の or轴動作部に関節構造が設けられ ている。 また、 ロボッ ト手首 2 2の先端には、 レーザビーム の集光手段を内蔵したレーザビーム出射装置 2 4が取付けら れる。
このような構成を有したレーザロボッ トには、 レ一ザビー ムの供給源であるレーザ発振器からレーザビーム導管路 (図 示なし) を経由してロボッ ト機体の上方または下方から導入 される。 いま、 図 2の例では、 ロボッ ト胴 1 6の上端に設け たレーザビーム導入口からレーザビームがロボッ ト機体 1 0 内に導入されるものとする。 このとき、 ロボッ ト機体内に導 入されたレーザビームは、 同機体内でロボッ ト胴 1 6と第 1 ロボッ ト腕 1 8との枢着関節における運動軸心、 つまり、 第 1ロボッ ト腕 1 8の " U " 回転動作の運動軸心上に内蔵、 設 置された反射ミラーで反射されて進路を変更し、 第 1 ロボッ ト腕 1 8内に進行し、 次いで、 同第 1ロボッ ト腕 1 8内で再 び別の内蔵反射ミラーで反射により進路を変更され、 同第 1 ロボッ 卜腕 1 8から第 2ロボッ ト腕 2 0の内部に連通したレ —ザビーム管路を経てロボッ ト手首 2 2へ進む。
πボッ ト手首 2 2に進んだレーザビームは、 同手首 2 2に 設けられた反射ミラー 2 8による反射により再び進路を変更 され、 同手首 2 2の内部の下端に設けられたパラボラミラー 等の集光手段を経た後、 レーザビーム出射装置 2 4により、 外部のレーザビーム照射対象であるワークに向けて出射され る搆成を有している。
従って、 レーザロボッ トが、 ロボッ ト制御装置 (図示なし) に記憶された教示プログラムに従つてロボッ ト動作するとき レーザビーム出射装置 2 4から出射されるレーザビームが照 射対象の所定目標位置に常に正確に合焦して高エネルギーの レーザビームによるレーザ加工作業の遂行を可能にするには ロボッ ト胴 1 6の 6旋回動作、 第 1 ロボッ ト腕 1 8の U回転 動作や口ボッ ト手首 2 2の α旋回動作の運動軸心と口ボッ ト 機体内を進行するレーザビームの光軸とが正確に一致してい ることが必須の条件となる。 このためにレーザビームの光軸 調整がレーザロボツ 卜の製造、 出荷、 使用現場での設置、 使 用現場における設置位置の変更、 保守管理等の場面で行われ るものである。
本発明は、 その光軸調整に光軸調整用の工具手段として後 述する半透明体、 例えば、 スリガラスから成るターゲッ ト板 を有した光軸調整具 3 0と図 2には現れないレーザビーム分 割器、 つまり、 ハーフミラーから成るビームスプリッタとを 用いて、 簡単に作業者による光軸調整作業が遂行されるので ある。
なお、 レーザビームの光軸調整は、 ロボッ ト機体内のレ一 ザビームの進路における一位置だけに光軸調整具 3 0を設け て運動軸心と光軸との間の不一致を検出し、 その不一致を解 消するように反射ミラーを調整する方法では、 運動軸心と光 軸との微少な傾きが検出できないため、 離間した二位置に光 軸調整具 3 0を設け、 両位置で運動軸心と光軸との不一致が 解消されるまで反射ミラーの調整による光軸調整が遂行され る。
依って、 本実施例では、 第 1ロボッ ト腕 1 8の後方部の適 宜位置 (Aで示す位置) とレーザビーム出射装置 2 4力 α ボッ ト手首 2 2の先端に取付けられる位置との二位置に光軸 調整具 3 0を着脱自在に装着して光軸調整を行う。 なお、 後 者のロボッ ト手首 2 2に光軸調整具 3 0を装着するときには レーザビーム出射装置 2 4を一旦、 ロボッ ト手首 2 2から取 外し、 代わりに光軸調整具 3 0を装着する方法が採られる。
さて、 ここで、 図 3、 図 4、 図 5を参照すると、 図 3は第 • 1ロボッ ト腕 1 8に装着された光軸調整具 3 0を拡大図示し ており、 図 4はロボッ ト手首 2 2の先端に装着された光軸調 整具 3 0を示している。 勿論、 両者はサイズの大小はあるが 構造的には全く同一の要素であり、 従って、 図 5には図 4の δ— 5線による断面図が示されている。
さて、 光軸調整具 3 0は、 半透明体、 例えば、 スリガラス から成るターゲッ ト板 3 2と、 そのターゲッ ト板 3 2を保持 した枠体 3 4とを搆造要素にして形成されており、 同ターゲ
ッ ト扳 3 2には同心円状に複数のスケール円 3 6が図示のご
とく描かれている。 また、 枠体 3 4は例えば、 軽量な金属材
料、 例えば、 アルミ材料で形成され、 周辺にロボッ ト機体へ - の取付時に取付けねじ 0揷入孔として用いる取付孔 3 8が形
成されている。 このような光軸調整具 3 0は、 その半透明体
からなるターゲッ ト扳 3 2の片面に光やレーザビームがスポ
ッ'ト状に照射されると、 同ターゲッ ト板 3 2が半透明体であ
ることから、 他面側からそのスポッ ト状の照射光を目視する
ことが可能である。 故に、 同スボッ トを作業者が目視、 観測
して光軸調整時に上記運動軸心と光軸との不一致とを見出す
ことができるのである。
次に、 図 1、 図 2により、 本発明に係る光軸調整方法を説
明する。 '
図 1および図 2において、 レーザビーム Lは、 ロボッ ト機
体 1 0の外部のレーザビーム導管路における反射ミラ一 4 0
で反射により進路を変更され、 ロボッ ト機体 1 0 (ロボッ ト
胴 1 6 ) のレーザビーム入口 5 0から機体内に導入される。
ロボッ ト機体内に進入したレーザビーム Lは、 ロボッ ト胴
1 6と第 1のロボッ ト腕 1 8との枢着関節において第 1口ボ
ッ ト腕 1 8の回転動作铀上に設けられた反射ミラー 2 6で反
射され、 進路を変更して第 1のロボッ ト腕 1 8内に進入し、
反射ミラー 2 7で反射により進路を変更して、 第 1、 第 2口
ボッ ト腕 1 8、 2 0の内部のレーザビーム路を進む。
次いで、 - ロボッ ト手首 2 2内に設けられた反射ミラー 2 8 で反射されて進路を変更し、 更に、 集光ミラ一 4 6を経てレ
—ザビーム出射装置 2 4からレーザビーム照射対象に向けて
出射される。
ここで、 関節の動作铀心とレーザビーム Lの光軸とを一致
させる光軸調整を行うときには、 先ず、 レーザ究振器 6 0か
ら可視レーザビーム Lをロボッ ト機体内へ導入し、 同レーザ
ビーム Lの進路上における相互に離間した二位置、 例えば、
第 1のロボッ ト腕 1 8内の位置とロボッ ト手首 2 2の先端領
域に、 ビームスブリ ツターとしてハーフ ミ ラー 4 2、 4 4力
機体内部^ 定取付け位置に装着される。 また、 これらのハ
ーフミラ一 4 2、 4 4と対設してロボッ ト機体に着脱自在に
ターゲッ ト扳 3 2を有した上述の光軸調整具 3 0が機体外部
から取付けられる。
かくして、 各ハーフミラー 4 2又は 4 4により可視レーザ
ビーム Lは、 ハーフミラ一 4 2又は 4 4を透過して直進する
第 1のレーザビーム L 1と進路を変更された第 2 レーザビー
ム L 2 との 2つのビームに分離され、 一方の第 2 レーザビー
ム L 2は光軸調整具 3 0のターゲッ ト板 3 2を照射し、 その
タ一ゲッ ト板面にビ一ムスボッ ト (図 3及び図 4のタ一ゲッ
ト板 3 2内に破線 S pで示してある) を形成する。
このとき、 光軸調整具 3 0のターゲッ ト板 3 2の扳面は、
外部から作業者 " E " が目視で照射面の裏側を観察すること
ができるので、 ターゲッ ト扳 3 2の板面に形成された可視レ
一ザビームのビ一ムスボッ ト S pを視認することができる。 . 依って、 次に、 各光軸調整具 3 0のタ一ゲッ ト扳 3 2の板 面にビームスポッ ト S Pを形成させ、 作業者 Eが同ビームス ポッ ト S pを目視しながら第 1ロボッ ト腕 1 8を回転動作
( U軸回転) させる。 このとき、 第 1ロボッ ト腕 1 8の回転 の運動軸心と可視レーザビームの光軸が一致していると、 光 軸調整具 3 0のターゲッ ト板 3 2の板面に形成されるビーム スポッ ト S pは同板面の中心と一致した円を形成して静止し ているが、 不一致の場合にはターゲッ ト扳 3 2の板面に形成 されたビームスポッ ト S pは円弧軌跡に沿って移動する。
依って、 このような円弧軌跡動作が視認されたときは、 反 ' 射ミラー 2 6、 2 7等を調整してビームスポッ ト S pが静止 する状態まで調整する。
なお、 第 1ロボッ ト腕 1 8に装着した光軸調整具 3 0と口 ボッ ト手首 2 2に装着した光軸調整具 3 0において、 前者側 の光軸調整具 3 0で視認したビームスポッ トが静止状態とな つても後者側の光軸調整具 3 0側で視認されるビームスボッ ト S pが依然として、 ロボッ ト手首 2 2の回転に伴って円弧 軌跡を迪る扰態を持続している場合は、 更に、 手首 2 2の反 射ミラー 2 8も調整して手首運動軸心と光軸との一致が得ら れる状態まで追い込むように光軸調整作業を続行する。
こうして、 両光軸調整具 3 0のターゲッ ト扳 3 2の板面裏 側から視認したビームスポッ ト S pの中心が共にタ一ゲッ ト 板 3 2の板面の中央に静止円を形成したとき、 レーザロボッ トの光軸調整を終了する。 なお、 ターゲッ ト扳 3 2に同心の スケール円 3 6が設けられていると、 ビームスポッ ト S pの 光軸調整度合いの視認が容易になるという利点を有する。 上述したレーザロボッ トの光铀調整方法は、 レーザロボッ 卜の製作段階、 出荷段階、 使用現場への設置段階、 使用現場 を一位置から他位置へ移動、 設置する場合等に可視レーザビ —ムを用いることにより容易に実施することができる。
従って、 例えば、 使用現場を異なる位置へ移動、 設置する ときには、 上述のようにして予め移動前にターゲッ ト板 3 2 を有した光軸調整具 3 0を用いてロボッ ト機体の光軸調整を 終了させ、 次いで、 同ロボッ ト機体を他の設置場所へ移動し て設置した段階では、 光軸調整具 3 0のタ一ゲッ ト扳 3 2に レーザビームを照射させ、 そのビ一ムスポッ トがタ—ゲッ ト 板 3 2のスケール円と一致させるように外部レーザビーム管 路とロボッ ト機体 1 0との接続、 調整を行うだけでロボッ ト 動作軸とレーザビームの光軸との一致を得ることができる。 従って、 煩瑣な光軸調整作業を省酪することができる。
更に、 レーザロボッ トを製作後、 出荷段階で可視レーザビ ームを使用し、 かつ、 上述した光軸調整具 3 0を用いて光軸 調整作業を終了させ、 ターゲッ トの中心をビームスポッ 卜に 合わせ、 光軸調整具を装着したまま、 出荷すれば、 使用現場 にレーザロボッ トを設置し、 レーザビームを導入する外部の 導管路とロボッ ト機体とを接続するとき、 同光軸調整具 3 0 のタ一ゲッ ト扳 3 2の板面へレーザビームスポッ トを形成し てスケール円 3 6と合致させる作業さえ遂行すれば、 反射ミ ラー 2 6等による調整作業を行うことなく、 光軸調整作業を 終えることができる。
以上の説明から明らかなように、 本発明によれば、 半透明 体から成るターゲッ ト板を有した簡単な光軸調整具を用いる だけでレーザ口ボッ トの関節における動作鼬心とレ一ザビー ムの光軸とを一致させることができ、 しかも、 ターゲッ ト板 に形成されたビームスポッ トを同タ一ゲッ ト板の裏側から視 認することにより、 光軸の調整度合いを認識することができ るので、 光軸調整作業が容易化される。
又、 レーザロボッ トの出荷時に、 この光軸調整具を使用し て光軸調整を終了させておけば、 使用現場にレーザロボッ ト を設置する段階では、 実用される外部レーザビーム管路とロ ボッ ト機体との接続時にレーザビームのビームスポッ トが光 軸調整具上のターゲッ ト板面で事前に行つた光軸調整時と同 じビームスポッ ト状態を形成させるように接続するだけで光 軸調整を達成でき、 レーザロボッ トの使用現場における設置 作業を迅速に完了させることができる。
同様に、 レーザロボッ 卜の使用現場を一位置から他の位置 へ移設する場合も、 移動前に一度、 光軸調整を完了させてお けば、 他の位置へ移動設置したときには、 改めて煩瑣な光軸 調整作業を行うことなく、 光軸調整を達成することができる のである。

Claims

請求の範西
1 . レーザロボッ トの夫々の関節の運動蚰心と口ボッ ト機体内で反射ミラ一を経由することにより、 進路変更され て進行するレーザビームの光軸とを一致させるレーザロボッ トの光軸調整方法において、
前記ロボッ ト機体内のレーザビームの進路の相互に離間し た所定の少なくとも一つの位置で、 前記レーザビームを前記 進路を進行する第 1 のレーザビームとロボッ ト機体外部に向 ' かう第 2のレーザビームとに分割し、
前記位置で前記第 2のレーザビームを前記ロボッ ト機体に 着脱自在に取付けた半透明板から形成されたターゲッ ト板の 面上に投射させてレーザビ一ムスボッ トを形成させ、
前記ロボッ トの閬節で運動を行わせると共に前記ターゲッ ト板におけるレーザビーム投射面の裏面側から前記レーザビ 一ムスポッ トを目視し、
該レーザビームスボッ トが、 前記ターゲッ ト板の前記投射 面上で形成する円軌跡が、 略、 点に収束するように前記反射 ミラ一を調整する等の
諸ステップを含んでなることを特徴とするレーザロボッ トの 光軸調整方法。
2 . 前記ビーム分割手段が設けられる前記レーザビー ムの進路における前記所定の二位置は、 前記レーザビームが ロボッ ト機体に導入される導入口に近いレーザビーム進路の 上流位置と、 該レーザビームが前記ロボッ ト機体から出射さ れる出射口に近いレーザビーム進路の下流位置との二位置で あるように設定する請求項 1に記載のレーザロボッ トの光軸 調整方法。
3 . 前記ロボッ ト機体に着脱自在に取付られる前記半 透明板から形成されたターゲッ ト板のレーザビーム投射面に は、 予め、 複数の同心円を目盛付けされ、 '
該同心円の最小同心円内に前記レーザビームスポッ トを追 い込むように前記反射ミラーを調整する請求項 1に記載のレ 一ザロボッ トの光軸調整方法。
4, 前記ロボッ ト機体に着脱自在に取付られる前記半 透明板から形成されたターゲッ ト扳は、 枠部材に保持された 1つの光軸調整工具に形成され、 該枠部材によって、 前記タ ーゲッ ト扳を前記ロボッ ト機体に着脱自在にした請求項 1に 記載のレ一ザロポッ トの光軸調整方法。
5 . 前記梓部材はアルミ材料により形成され、 複数の 取付け孔を有する請求項 4に記載のレーザロボッ トの光軸調 整方法。
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